Вплив зовнішніх факторів на електропровідність
У напівпровідників є хоч і вузька, але заборонена зона. Щоб збільшити електропровідність напівпровідника, потрібно підвести енергію ззовні. Розглянемо основні способи підведення енергії.
Збільшення температури. Розглянемо напівпровідник з домішками. Для примесного напівпровідника електропровідність дорівнює (рис.10):
де # 947; - питома електрична провідність, См / м;
# 916; W - ширина забороненої зони власного напівпровідника, еВ;
# 916; W1 - енергія іонізації домішок; Т - абсолютна температура, К;
k - постійна Больцмана; # 947; 1 і # 947; 2 - множники, які не залежать від температури, вони рівні провідності # 947; при Т = ∞, т. е. коли всі валентні електрони перейшли в зону провідності.
Рис.10. Вплив температури на провідність напівпровідника
В області низьких температур провідність виникає тільки за рахунок домішок. Однак при подальшому нагріванні відбувається виснаження домішок, і зростання провідності припиняється. І лише при високих температурах починається подальше зростання провідності внаслідок переходу електронів основного напівпровідника через заборонену зону.
Вплив світла. Електропровідність напівпровідника збільшується під впливом потоку фотонів. Енергія фотона (в електрон-вольтах) дорівнює
де # 955; - довжина хвилі, мкм.
Тому існує гранична довжина хвилі, для якої виконується умова Wф <ΔW. Например, ширина запрещенной зоны германия
# 916; W = 0,72 еВ, порогова довжина хвилі # 955; = 1,8 мкм, вона лежить в інфрачервоній області спектра.
Вплив сильних електричних полів. Електропровідність напівпровідників залежить від напруженості електричного поля. При низьких значеннях напруженості (до Ек) дотримується закон Ома і питома провідність не залежить від напруженості поля, а при більш високих напруженості поля починається зростання питомої провідності по експонентному закону:
де # 947; про - питома провідність напівпровідника при Е <Ек ;
# 946; - коефіцієнт, що характеризує напівпровідник.
Зростання провідності обумовлено зростанням числа носіїв заряду, так як під впливом поля вони отримують додаткову енергію і легше звільняються тепловим впливом. Однак при подальшому збільшенні напруженості починається ударна іонізація, що призводить до руйнування структури напівпровідника (при W = m # 965; 2/2> # 916; W).
Вплив механічних зусиль. Електропровідність напівпровідників змінюється внаслідок збільшення або зменшення міжатомної відстаней. Ширина забороненої зони може як збільшуватися, так і зменшуватися при зближенні атомів, і у різних напівпровідників одна і та ж деформація може викликати як збільшення, так і зменшення питомої провідності. На даному принципі засновані тензодатчики, вони фіксують деформацію.